底推钢箱拱法在双曲拱桥加固中的应用

第３４卷第３２期　Ｖ０ｌ＿３４　Ｎｏ．３２　２　０　Ｏ　８年１　１月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥ（　ｒＵＲＥ　Ｎｏｖ．２００８　・２９３・　文章编号：１００９．６８２５｛２００８｝３２—０２９３．０２　底推钢箱拱法在双曲拱桥加固中的应用　周榕辉邱红胜王大群　摘要：以工程实例为依托，介绍了底推钢箱拱法加固双曲拱桥的结构组成、材料要求及模型的建立，研究表明采用底推　钢箱拱法加固双曲拱桥能够有效减小原结构的变形，减小后加结构的应力滞后效应，充分发挥后加材料的强度性能，达　到较好的综合效果。　关键词：双曲拱桥，钢箱拱，加固，设计　中图分类号：Ｕ４４８．２２　文献标识码：Ａ　１工程概况　的计算模型进行校核。　砂沟桥建于１９６９年，是一座钢筋混凝土双曲拱桥，跨径４７．５　１ＴＩ，　３．１　试验结果与计算分析对比　矢高９．５　ｎｌ，桥面宽７．５　ＩＴＩ，有６条纵向拱肋，下部构造为重力式实　使用４辆各重２０　ｔ的汽车现场加载，采用３种工况形式，即　体桥墩和加后座的ｕ形桥台。　加载车辆分别停在１／４跨，１／２跨，３／４跨，量测项目包括：拱脚位　该桥原设计图纸及相关资料已丢失，根据有关当事人推测设　移、拱肋位移。试验量测结果见表１。采用计算机建立全桥的三　计荷载当为“汽ｍ１３”，结合现场实测，描绘原桥的结构构造图，主　维模型，应用ＳＡＰ２０００软件，模拟加载的各个工况，分析结果列于　要结构参数见图１。近年来因城乡建设的需要及远期规划，业主　表１中，以作对比分析。　要求将该桥梁的通行荷载等级提升为“公路一Ⅱ级”。同时在对　表１加固前竖向位移增■实测值与计算值对比　ｎ３ｎｌ　该桥的全面检测后发现，该桥主要结构构件除存在应力水平过　工况　１／＇２跨　１／４跨　支座　高、承载力偏低的现象外，局部尚有不同程度损伤和开裂，腹拱圈　计算　实测　计算　实测　计算　实测　Ｉ　４．６８　３．７９　２．０８　１．７８　０　０　及立强防水层质量差，结合该桥使用荷载等级的提高，业主要求对　Ⅱ　４．７２　４．９８　５．４８　５．４７　０　０　该桥的现状进行全面的评估鉴定，并对其进行相应的加固处理。　Ⅲ　６．５５　６．７１　—１．２６　—２．０５　０　Ｏ　拱Ｅ填料　混凝土拱波　３．２鉴定结论　１）各级荷载下实测竖向挠度数据比计算值略大，说明主拱肋　虽然存在一定的损伤，但损伤对整个主拱肋刚度影响不大，桥梁　具有进一步加固处理的基础。２）各级荷载下跨中位置与１／４跨　位置实测的拱肋轴向应变数值极小（只有几十微应变），拱脚的水　图１　桥梁正立面图（单位：咖）　平位移接近于０。说明主拱圈工作性态良好，具备补强加固前提。　２现场勘查及桥梁损伤情况描述　３）拱桥稳定存在隐患，部分拱肋顺筋裂缝，拱肋截面削弱，纵筋锈　根据现场对桥梁损伤情况勘查及实测，该桥的破损及裂缝主　蚀，引起主拱圈拱轴线偏位；同时系梁开裂、露筋严重，拱波多处　要出现在以下几个部位：　裂缝，对主拱圈的稳定严重不利。此外副拱横向裂缝已对桥梁运　拱肋：该桥共有６道主拱肋，拱肋底部混凝土不同程度剥落，　营构成威胁，结构损伤以及耐久性问题严重，均要进行必要的加　总面积约１．６　ｍ２，钢筋外露并锈蚀，锈蚀长度达０．２　ｍ。主拱肋　固补强处理。经过初步测算，采用合适的加固方案，对该桥梁重　未见横向裂缝，说明拱脚未发生明显的水平滑移。　新加固处理，将比拆除重建节省１／２以上的费用。　副拱圈：６个副拱圈均有缺陷，其中横向裂缝共有８处，宽度　４加固方案的选择及设计　１．５　ｍ～５　ｎⅡｎ，最长处为通长。纵向裂缝７处，宽度为２　ｍ～　４．１加固方案的选择原则　８　ｍｍ，最长处为０．８　ｉｎ。立墙开裂并渗水严重。　１）满足车道荷载等级“公路一Ⅱ级”的要求，并有足够的耐久性。　拱波：各拱波开裂严重，裂缝宽度在０．０５　ｎ１Ｉ１１～０．３　ｍｍ，长度　２）加固施工过程，尽量不对原结构（特别是主要构件）造成进　０．３　ｍ～４．５　ｍ。露筋严重，强度降低是导致主拱圈侧移，拱波开　一步的损伤，避免加剧原结构的不利受力。　裂的主要原因。　３）后加固结构必须与原结构能很好地协同工作，当使用荷载　混凝土强度：拱肋混凝土强度为３０．９　ＭＰａ～３９．６　ＭＰａ，最大　施加后，后加固结构材料能尽快地参与受力。　碳化深度为１４．５　ｍｍ；系梁混凝土强度为２１．６　ＭＰａ－３１．４　ＭＰａ，　经过认真比选，推荐采用“底推钢箱拱法加固”：主拱圈采用　最大碳化深度为１６．５　ｍｍ。　底推钢箱拱加固，通过对新增钢箱拱轴向压力，实现对原主拱圈　３桥梁结构检验及评定　部分卸载；副拱圈采用喷锚混凝土加固，系梁采用钢板加强。　经回弹试验及混凝土碳化深度的检验，主拱圈混凝土强度为　４．２加固方案设计　３０．９　ＭＰａ－３９．６　ＭＰａ，混凝土强度与密实性良好。为充分了解　拱上填料：用轻质填料更换原有容重较大的拱上填料，重新　桥梁的结构性能，组织了相应的现场加载试验，并建立了较精细　铺装桥面及修建防撞墙。　收稿日期：２ｏ０８—０７．０３　作者简介：周榕辉（１９８３．），男，武汉理工大学交通学院土木工程系硕士研究生，湖北武汉４３００６３　邱红胜（１９６６一），男，副教授，武汉理工大学，湖北武汉４３００６３　王大群（１９８１一），男，襄樊市交通规划设计院，湖北襄樊４４１０００　第３４卷第３２期　山　西　建　筑　Ｖ０１．３４　Ｎｏ．３２　・２９４・　２　０　０　８年１　１月　ｓＨＡＮｘＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｎｏｖ．２００８　文章编号：１００９．６８２５（２００８）３２．０２９４—０３　３０　ｍ后张法空心板梁施工质量控制与缺陷防治　魏道凯　摘要：通过对３１２国道扩建工程江苏常州段的西大通河桥３０　ｍ后张法预应力板梁的施工介绍，对该类型板梁的施工　质量控制要点进行了分析与总结，为以后同类型的板梁施工积累了经验和提供了借鉴。　关键词：３０　ｍ板梁，浇筑，张拉，缺陷防治　中图分类号：ＴＵ７１２．３　文献标识码：Ａ　０引言　单位的精心组织，科学管理和大胆创新，该桥的板梁外观和内在　在３１２国道改扩建工程常州段桥梁施工中，西大通河大桥第　质量均达到了设计要求，并得到了一致好评，在此，浅谈一下该板　１ｌ跨的上部结构为３０　ｍ后张法预应力空心板梁，由于该板梁腹　梁的施工质量控制和缺陷防治。　板尺寸只有１８　ｃｍ，腹板内设置钢筋和波纹管，板内空间尺寸较　１工程概况　小，与同跨径的后张法组合箱梁相比，在混凝土下料和振捣方面　西大通河大桥是３１２国道改建工程常州段中的一座新建桥，　的施工难度更大，在施工工艺和经验方面略显不足。但是经过各　上部结构采用１０×２０　ｍ＋３０　ｍ＋６×２０　ｍ预应力混凝土空心板　主拱肋：采用底推钢箱拱法加固，双曲拱桥钢箱拱底推加固　５主拱圈加固施工步骤　的原理为：加固双曲拱桥拱肋时，在拱肋两侧粘贴钢板，并将钢板　１）原拱肋混凝土表面处理，凿除表面破损混凝土，钢筋及混　向拱肋下部延伸一定长度，在其底部再焊上钢板，所形成的箱形　凝土表面清理干净；采用高标号环氧砂浆补平原损伤部位；２）钢　钢拱；以一定的底推力底推钢箱拱，最后在拱内填充轻质膨胀混　板及锚栓放样、加工制作；３）主拱圈钻孔并植筋，焊接固定加固支　凝土等材料。钢板厚均为８　ｍｍ，钢箱拱高度为１５　ｃｍ。　座，浇灌支座混凝土，主拱圈支座构造见图２；４）底钢板吊装、焊　拱波：为避免增加重量，有裂缝处灌有机胶进行补强。　接；５）焊接临时牛腿，施加底推力，焊接连接钢板，形成钢箱拱，撤　横系梁：采用一１２０×１２钢板将后加固的钢箱拱在原系杆的　除千斤顶，割除临时牛腿；６）钢箱拱两侧用膨胀螺栓与拱脚锚固；　下部拉接，然后绑扎外套钢筋笼、喷射混凝土包裹以改善其耐久　７）钢箱拱内喷射轻质膨胀混凝土；８）系梁、拱波加固；９）喷射混凝　性能。　土包裹外露型钢。　副拱圈：采用喷锚加固方法，喷锚施工前，在原副拱圈支座梁　按照上述方法，对砂沟桥进行了加固，实际施工工期为两个　上每隔５０　ｃｍ设置　１６的穿墙螺栓，于支座两侧锚固２根１６０ａ的　半月，施工期间，修便道保证国道线车辆通行，这种加固施工方　槽钢，将副拱圈的喷锚支撑于该槽钢上。边副拱圈墙边重新现浇　式，受到业主单位的欢迎。　混凝土立柱、横梁，支撑后喷混凝土重量。　６结语　结构加固完毕后，对于外露的混凝土结构采用有机胶防碳化　采用底推技术的加固方法能够有效降低原结构的应力水平　处理，所有钢结构进行防锈处理。　（对原结构实施卸载、降荷），减小新加结构的应力滞后现象，发挥　后加材料的高强特性，结构概念明确，加固效率高，综合效果好。　砂沟桥采用本文所述的加固方法处理后，荷载等级有了较大　提高，结构可靠性达到了现行规范的要求。使用性能完全满足了　业主的要求，而且造价相对于新建桥梁低廉了很多，得到了业主　单位的较高评价。　参考文献：　［１］　、Ｇ　Ｄ６０—２００４，公路桥涵设计通用规范［ｓ］．　［２］　孙宗明．钢筋混凝土下套拱法加固石拱桥技术［Ｊ］．山西建　图２　主拱圈支座构造（单位：ｌ砌）　筑，２００７，３３（３６）：３０３—３０４．　Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｏｔｔｏｍ　ｐｕｓｈｉｎｇ　ｓｔｅｅｌ　ｂｏｘ　ａｒｃｈｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｎｇ　ｈｙｐｅｒｂｏｌａ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ　ＺＨＯＵＲｏｎｇ－ｈｕｉ　ＱＩＵＨｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ　ＷＡＮＧＤａ－ｑｕｎ　－　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｉｔ　ｉｎｉｘｏｄｕｃｅｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｍａｔｅｒｉａｌ　ｒｅｑｕｅｓｔ　ａｎｄ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｕｐ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｂｏｔｔｏｍ　ｐｕｓｈｉｇｎ　ｓｔｅｅｌ　ｂｏｘ　ａｒｃｈｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｇｎ　ｈｙｐｅｒｂｏｌａ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ，ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｍａｋｅｓ　ｃｌｅａｒ　ｔｈａｔ　ａｄｏｐｔｉｇｎ　ｂｏｔｔｏｍ　ｐｕｓｈｉｎｇ　ｓｔｅｅｌ　ｂｏｘ　ａｒｃｈｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｏｃｎｓｏｌｉｄａｔｅ　ｈｙｐｅｒｂｏｌａ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｇｄｅ　ｃａｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｏｒｉｇｉｎａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｒｅｄｕｃｅ　ｓｔｒｅｓｓｌａｇｇｉｇｎ　ｅｆｆｃｅｔｏｆ　ａｄｄ－ｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｒｕｅ，ｉｔ　ｃａｎ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ　ａｄｄ—ｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ｒｅａｃｈ　ａ　ｇｏｏｄ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｅｆｆｅｃｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｙｐｅｒｂｏｌａ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ，ｓｔｅｅｌ　ｂｏｘ　ａｒｃｈｉｎｇ，ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅ，ｄｅｓｉｇｎ　收稿日期：２００８．０６—２０　作者简介：魏道凯（１９７０一），男，高级工程师，山东交通职业学院公路系，山东潍坊２６１２０６